Исследование основано на классическом утверждении, которое часто можно услышать на вводных занятиях по статистике, о том, что «корреляция не является причинно-следственной связью». Клайв Грейнджер был математиком, лауреатом Нобелевской премии, который придумал новый метод решения этой проблемы, отличающий корреляцию от причинно-следственной связи.
Метод Грейнджера основан на простом, но важном понятии, что причина предшествует ее следствию, и должно улучшить прогнозирование ее следствия в будущем. Мы поняли, что это может быть мощный метод для изучения взаимодействий между атмосферой и океан, а также дать общую картину того, насколько хорошо они предсказывают друг друга», - сказал прикладной математик Сафа Мотешаррей, специалист по системам окружающей среды в UMD.«Этот метод проливает свет как на возможности более точного прогнозирования регионального климата, так и на природу взаимодействий».
«Существует много физических процессов, которые управляют взаимодействием между атмосферой и океаном», - сказал ведущий автор Эвиатар Бах, аспирант кафедры атмосферных и океанических наук (AOSC) в UMD. «Например, ветер, дующий на поверхность океана, создает течения, а поверхность моря нагревает нижние слои атмосферы. Эти взаимодействия между атмосферой и океаном играют важную роль в климате и нашей способности предсказывать его, поэтому важно понимать их географическую структуру.."
«Известно, что в тропических океанах океан в основном вызывает атмосферные изменения, в то время как во внетропических районах океаном обычно управляет атмосфера», - сказала соавтор Юджиния Калнай, заслуженный профессор Университета AOSC в УМД. «Я разработал динамическое правило для определения направления воздействия в 1986 году, а другие решали этот вопрос, используя климатические модели. Это исследование дает окончательный ответ».
Основной метод Грейнджера был представлен в 1969 году, но авторы «впервые умело применили его к данным об атмосфере и океане», - сказал Юрген Куртс, глава отдела сложных наук Потсдамского института исследований климатических воздействий в Германии., который не был соавтором. Куртс - выдающийся физик, разработавший множество новых математических методов для изучения климата и других нелинейных систем.
«Самым новым открытием этого исследования является то, что метод причинно-следственной связи Грейнджера обнаружил, что океан влияет на атмосферу почти везде во внетропических регионах», - сказала Саманта Уиллс, исследователь с докторской степенью в Тихоокеанской морской экологической лаборатории NOAA, которая была не соавтор. «Это может быть сложной задачей, учитывая, что атмосфера доминирует во взаимодействии воздуха и моря во внетропических регионах, а влияние океана на атмосферу ненамного больше, чем внутренняя изменчивость."
Это не было продемонстрировано предыдущими экспериментами с моделью общей циркуляции. Хотя было несколько особых случаев, когда было показано, что температура поверхности моря в средних широтах оказывает значительное влияние на атмосферу, эта взаимосвязь была известно, что он не так повсеместен, как показано в этой статье», - сказал Дж. Шукла, профессор Университета Джорджа Мейсона, который не был соавтором. Шукла - климатолог, пионер в изучении предсказуемости.
Более того, сделанные в исследовании оценки пространственной структуры предсказуемости могут способствовать дальнейшему развитию науки о совместном усвоении данных, зарождающейся области, которая пытается использовать взаимодействие между атмосферой и океаном для улучшения предсказания климата.
«Способность предвидеть изменения в океане или атмосфере на основе информации из другой системы дает обществу возможность подготовиться к будущим воздействиям, например, на сельское хозяйство и рыболовство», - сказал Уиллс.
«Это очень важная статья в истории исследования предсказуемости, - сказал Шукла, - она, несомненно, вдохновит сообщество исследователей предсказуемости на дальнейшие исследования. существует потенциальная предсказуемость, которую можно использовать для улучшения операционных прогнозов».